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内燃机没前途了?火花塞厂商NGK转投固态电池

汽车商业评论

图1内燃发动机的发展已超过百年,但也许在未来几十年将逐渐退出历史舞台,再加上越来越严格的排放法规的约束,使得车企不得不开发出更多的电动车产品。   

面对传统内燃发动机逐渐让位于电动车产品,作为全球最大火花塞制造商之一的日本特殊陶业公司(NGK)也将关注点转向电池方面。  

图2利用火花塞陶瓷技术方面的专业知识,逐步扩展到传感器、半导体和其他主要用于汽车的产品  

NGK选择了固态电池作为公司未来发展的重点,认为这种电池会在即将到来的电动车时代成为至关重要的配件。     

成立于1936年的NGK以制造火花塞起步,总部位于日本名古屋,利用火花塞陶瓷技术方面的专业知识,公司业务逐步扩展到传感器、半导体和其他主要用于汽车的产品。   NGK火花塞被多个F1车队使用,包括法拉利、迈凯伦、索伯和红牛第二车队;2007年至2011年,NGK是印地系列赛事的独家火花塞供应商。   除了火花塞、预热塞及相关产品,公司以生物陶瓷为主的产品也已经应用到医疗、环境及能源等多个领域当中。   

图3日本特殊陶业公司(NGK)总部

“从传统内燃机汽车到电动车的转变是不可避免的,这最终会使我们的火花塞和氧气感知器业务面临被淘汰的命运,但我们有着先进的陶瓷技术,因此决定发展固态电池业务。”NGK技术开发本部部长小岛多喜男说道。   事实上,NGK在2010年就意识到火花塞业务会面临衰退,正是在那一年,日产推出了纯电动车聆风,大洋彼岸的美国,特斯拉也推出了第一款量产电动车Roadster。   NGK之所以选择固态电池作为发展方向,是因为公司的专业人士相信这将比目前电动车上使用的锂离子电池更安全,性能也更强。   那么,陶瓷技术是如何与固态电池联系起来的?   丰田正在开发的固态电池使用的是含硫化的固体电解质,这种电解质导电性好,也相对灵活,但在潮湿环境下会释放有毒的硫化氢。   

图42016年,NGK曾展示芯片型陶瓷固态电池     

NGK则使用陶瓷,并采用一种不同的、基于氧化物的化学技术,这种陶瓷在极端温度下非常稳定,但也有导电性较低和易碎、难加工的劣势。   目前,同样是来自于日本的TDK公司已经开发出小型全陶瓷固态电池,并应用到像个人健康监控器这样的可穿戴设备上,村田制作所(Murata)也正在开发类似的产品。   与上述企业不同,NGK的目标更大,将重点放在可以应用到汽车上的产品。但陶瓷固态电池因需要使用积层技术,意味着电池体积越大,在制造上的难度也越大。   

NGK研发固态电池已有5年时间,并已经开发出比TDK更大的电池,研发团队表示正在努力提高电池的能量密度,目标是在2020年左右达到锂离子电池的性能水平,在这之后,还将继续开发更轻、价格更有竞争力的电池产品。   

业内专家预计,到2030年,插电式混合动力汽车和纯电动车将占到全球汽车销量的26%,国际能源署(International Energy Agency)的数据显示,这一数字在2016年刚刚超过1%。   与液态锂电池相比,界面阻抗过大以及实现快速充电比较难是固态电池的缺点,成本过高则是阻碍其商业化的关键因素。

“由于无法让电池的每一个指标都达到最优秀水平,一些车企和电池生产商可能对导电性能比氧化稳定性更感兴趣,所以说,最终的电池产品是妥协后的产物。”伊利诺斯州储能科学阿贡中心主任、电池专家温克特•斯里尼瓦森(Venkat Srinivasan)说道。   

贴士:固态电池的原理与液态锂电池相同,但其电解质为固态,不仅如此,固态电池中由于没有电解液,安装在汽车上不需要额外增加冷却管、电子控件等,不仅节约了成本,还能有效减轻重量。   固态电池的优势还在于循环性能强,提升了电池使用寿命,安全性也更高,发生交通事故时不易爆炸或起火。   不仅是NGK,其他车企与零部件制造商也在加紧调整自己的产品组合。   

目前,丰田正在大力研发固态电池,并计划于2020年初期实现该电池的商业化运营;宝马正在研发的固态电池的量产时间或为2026年;大众则入股美国QuantumScape公司,共同研发新型固态锂电池。   日本电装公司与丰田、马自达展开合作开发电动车,爱信精机则在研发混合动力传动系统以及电动四驱装置。   

在美国,博格沃纳已经将业务扩展到混合动力和电动车部件。今年9月,美国电池制造商A123 Systems投资了开发固态电池的Solid Power公司。   

以吸尘器闻名的英国戴森公司也计划2020年开始制造电动车,并收购了研究固态锂电池技术的Sakti3,通用曾投资过此公司。   跑车品牌菲斯克(Fisker)已经申请了柔性超高能量密度固态电池技术专利,有望在2023年开始大规模生产。   

德国大陆集团正在考虑加大对固态电池技术的投资,以此来加强自身在亚洲及美国地区的竞争力。

来源:汽车商业评论

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